Cultivar-dependent differences in soybean N2O emissions under wet, nitrogen-limited conditions: an eight-month pot experiment
Questo esperimento in vaso di otto mesi rivela che, sebbene le differenze tra i cultivar di soia nelle emissioni di N2O siano state trascurabili durante il periodo di crescita, esse sono emerse post-raccolto in condizioni di umidità e limitazione di azoto, con un cultivar ad alta resa che ha mostrato emissioni notevolmente inferiori, e ha inoltre dimostrato che l'attività fisiologica della pianta, in particolare la traspirazione, guida significativamente le fluttuazioni delle emissioni a breve termine.
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I gas serra vengono spesso discussi in termini di anidride carbonica, il gas che espiriamo e che riempie la nostra atmosfera a causa della combustione di combustibili fossili. Eppure, c'è un altro protagonista, molto più potente, nella storia del cambiamento climatico: l'ossido di diazoto. Sebbene l'anidride carbonica intrappoli il calore, l'ossido di diazoto è circa 273 volte più efficace nel farlo su un arco di un secolo. Questo gas non proviene principalmente da fabbriche o automobili, ma dal suolo stesso. Quando i batteri nel terreno decompongono l'azoto, un processo alimentato da fertilizzanti o materia vegetale in decomposizione, rilasciano ossido di diazoto come sottoprodotto. Gli agricoltori sanno da tempo che gestire l'umidità del suolo e l'uso dei fertilizzanti può cambiare la quantità di questo gas che sfugge. Ma è emersa una nuova domanda: conta davvero il tipo specifico di coltura piantata in quel suolo? Per decenni, gli scienziati si sono concentrati sull'ambiente e sulle scelte dell'agricoltore, trascurando ampiamente l'identità genetica delle piante stesse. L'assunto era che una pianta fosse solo una pianta, ma recenti sforzi di selezione hanno creato varietà che crescono molto più grandi e producono più cibo rispetto alle loro controparti standard. Se una pianta cresce di più, potrebbe immettere più azoto nel terreno quando muore, creando potenzialmente una nuvola più grande di gas serra.
Un team di ricercatori si è messo in viaggio per testare questa idea usando la soia, una delle colture alimentari più importanti al mondo. Volevano sapere se le varietà ad alta resa, selezionate per produrre enormi quantità di chicchi e foglie, produrrebbero anche più ossido di diazoto rispetto alle varietà più vecchie e standard. Per trovare la risposta, hanno spostato l'esperimento fuori dall'imprevedibilità del campo e in un ambiente controllato, coltivando quattro diversi tipi di soia in grandi vasi pieni di terra. Hanno scelto due varietà standard e due nuove varietà ad alta resa. Le condizioni erano rigorose e uniformi: il suolo era mantenuto costantemente umido, come una spugna che non si asciuga mai, e non è stato aggiunto fertilizzante azotato. Questa configurazione ha costretto le piante a fare affidamento interamente sulla propria capacità di estrarre azoto dall'aria, un processo naturale che compiono, assicurando al contempo che qualsiasi differenza nelle emissioni di gas derivasse dalle piante stesse piuttosto che da variazioni meteorologiche o tipi di suolo. L'esperimento è durato otto mesi, coprendo l'intero ciclo di vita delle piante, dal momento della semina, attraverso la crescita, il raccolto e il lungo periodo di decomposizione che ne è seguito.
I risultati hanno sfidato l'aspettativa iniziale secondo cui una pianta più grande equivale a maggiori emissioni. Durante il periodo di crescita delle piante, la quantità di ossido di diazoto che sfuggiva dal suolo era molto bassa per tutte e quattro le varietà. Le piante erano impegnate a consumare l'azoto disponibile per costruire i propri corpi, lasciandone poco ai batteri per convertirlo in gas. Tuttavia, una volta raccolte e lasciate a decomporsi nel terreno umido, la storia è cambiata. Le emissioni hanno iniziato a salire, spinte dalle radici in decomposizione e dai residui vegetali. Qui, i ricercatori hanno riscontrato un colpo di scena sorprendente. Sebbene le varietà ad alta resa producessero effettivamente più biomassa, una di esse, una varietà chiamata Soramizuki, non rilasciava più gas. Anzi, tendeva a rilasciare meno ossido di diazoto rispetto alle altre dopo il raccolto. L'altra varietà ad alta resa si comportava più come quelle standard. Ciò suggerisce che avere semplicemente una pianta più grande non significa automaticamente produrre più inquinamento. Sembra che la varietà Soramizuki possa essere stata più efficiente nell'utilizzare l'azoto nel suolo mentre era viva, lasciandone meno ai batteri per trasformarlo in gas dopo la morte.
Lo studio ha anche esaminato il ritmo quotidiano di queste emissioni per capire come le piante stesse potrebbero spostare il gas. I ricercatori hanno osservato che la quantità di gas rilasciata cambiava durante il giorno, diminuendo significativamente quando le luci venivano spente e le piante smettevano di compiere la fotosintesi. Questo calo avveniva quasi immediatamente, molto più velocemente di quanto potesse cambiare la temperatura del suolo. I dati hanno mostrato un forte legame tra la traspirazione della pianta — il suo processo di estrazione dell'acqua dalle radici e il rilascio di vapore attraverso le foglie — e il rilascio di ossido di diazoto. Quando la pianta smetteva di traspirare al buio, l'emissione di gas rallentava. Ciò indica che la pianta non è solo un contenitore passivo per i batteri del suolo; è un partecipante attivo, che forse sposta fisicamente il gas dal suolo all'aria attraverso il proprio ciclo dell'acqua.
In definitiva, il lavoro suggerisce che la costituzione genetica di una coltura può influenzare la sua impronta ambientale, anche in modi che non sono immediatamente ovvi. L'idea che le colture ad alta resa siano intrinsecamente peggiori per il clima perché producono più scarti non è stata supportata dalle prove. Al contrario, lo studio punta a una realtà più complessa in cui specifiche varietà potrebbero gestire l'azoto in modi che riducono le emissioni, anche in condizioni di umidità che solitamente favoriscono la produzione di gas. Sebbene queste scoperte derivino da un esperimento controllato in vaso e possano non rispecchiare perfettamente il caos di una vera fattoria, offrono una nuova prospettiva. Suggeriscono che, selezionando la varietà di soia giusta, gli agricoltori potrebbero essere in grado di produrre più cibo senza necessariamente aumentare i gas serra che ne derivano. La strada verso un futuro più sostenibile potrebbe non risiedere solo nel cambiare il modo in cui fertilizziamo o irrighiamo i nostri campi, ma anche nello scegliere i semi giusti da piantare fin dall'inizio.
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